Übersicht und Einsatzmöglichkeiten von erneuerbaren Energien im Haus

Beim heutigen Neubau von Einfamilienhäusern dreht sich immer sehr viel um das Thema energieeffizientes Bauen. Oft hört man Schlagwörter wie „Passivhaus“, „KfW-40“, „Energieplus-Haus“ oder „Green Energy“. Oft ist man aber hierbei als Bauherr überfordert – kennt nicht alle Möglichkeiten oder hat zu wenig Zeit sich mit den einzelnen Technologien und Systemen auseinander zu setzen. Nicht selten baut ein Bauherr auch zusammen mit einem Bauträger. Diese haben meist ein Haus „von der Stange“ und weichen ungern vom Standard ab oder lassen sich die Extrawünsche wie z.B. Pelletheizung statt Gasbrennwerttherme teuer bezahlen. Auch Sätze wie „Das geht bei Ihnen leider nicht“ hört man nicht selten. Nicht desto trotz versuchen wir ein wenig Licht ins Dunkel zu bringen und haben uns genauer diesem Thema angenommen.

Warum sollte ich auf regenerative, erneuerbare Energien setzen?

Das könnte die Eingangsfrage sein, die sich ein Bauherr zunächst stellt. Eine Gasbrennwerttherme ist deutlich günstiger als eine Wärmepumpe. Warum also nicht beim Bewährten bleiben? Es gibt verschiedene Aspekte, wie z.B. die folgenden.

• Allem voran steht wohl der Umweltgedanke und damit verbunden, die immer strengeren Anforderungen durch die Energieeinsparverordnung (EnEV).
• Ein weiterer Grund ist die Unabhängigkeit von fossilen Energien. Niemand weiß wie die Gas-, Strom- und Ölpreise in 10 oder 20 Jahren aussehen. Darum ist es sinnvoll, lieber jetzt in ein System zu investieren, welches Zukunftssicher ist.
• Besonders bei der Sanierung von alten Gebäuden spielt auch die Förderung durch den Staat, z.B. über die BAFA oder KfW eine Rolle. Denn energieeffiziente Modernisierung der Heizung wird vom Staat üppig bezuschusst und macht die Nutzung erneuerbarer Energien attraktiv.

Welche Möglichkeiten habe ich als Bauherr erneuerbare Energien zu nutzen?

Die Möglichkeiten sind sehr vielfältig und abhängig von der Beschaffenheit des Hauses, der Lage und dem Budget. Wie man diese Energien effizient benutzt, ist meist auch Sache von Fachkräften. Deren Aufgabe ist es, bestmöglich zu beraten und die passenden Möglichkeiten aufzuzeigen. Zu den gängigsten und bekanntesten gehören folgende:

• Nutzung von Sonnenenergie zur Stromerzeugung (Photovoltaik)
• Nutzung von Sonnenenergie zur Warmwasser-Erzeugung für Heizung und Brauchwasser (Solarthermie)
• Wärmepumpe als Heizung (Nutzung von Erdwärme oder Wärmeenergie von Grundwasser oder Umwelt)
• Wassergeführter Kamin zur Warmwasser-Erzeugung
• Pellet- und Holzofen zum Heizen

Der Einsatz dieser Technologien setzt voraus, dass sie auch effektiv gespeichert werden können. Erhitztes Wasser wird in einem Wasserspeicher gespeichert und durch Photovoltaik gewonnener Strom in einem Stromspeicher. Außerdem ist es wichtig, dass die verwendeten Technologien aufeinander abgestimmt sind und auch nach einem klaren Konzept umgesetzt wurden. Das Haus muss als Gesamtsystem betrachtet werden. Denn was nutzt der Einsatz einer modernen Wärmepumpe, wenn ein Großteil der gewonnenen Wärme durch ein schlecht gedämmtes Haus wieder verloren geht?

Wie kann ich Energie noch effizient nutzen?

Neben der genannten Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien, gibt es noch weitere Möglichkeiten Energie effizient und umweltbewusst zu nutzen. Hierbei kommt das Thema Wärmerückgewinnung und die Nutzung von Energieüberschüssen ins Spiel.

Vorhandene Energie wiederverwenden durch Wärmerückgewinnung

Die Wärmerückgewinnung spielt vor allem bei der kontrollierten Lüftung im Haus eine wesentliche Rolle. Moderne Systeme sind in der Lage bis zu 90% der Wärmeenergie mit Hilfe eines Wärmetauschers zurückzugewinnen. Das ist sowohl bei zentralen, als auch dezentralen Lüftungsanlagen der Fall.

Überschüssige Energie nutzen

Überschüssige Energie ist vor allem im Sommer ein Thema. Bei einem Rekordsommer wie dem diesjährigen kommen alle auf Ihre Kosten, die überschüssige Solarenergie nutzen und verwerten können. Bei dem Einsatz von Photovoltaik kann überschüssig gewonnener Strom z.B. zur Erwärmung von Wasser mittels eines Heizstabs genutzt werden. Mit überschüssiger Solarwärme kann beispielsweise ein unterirdischer Wasserspeicher gespeist werden, welcher im Winter Kristallisationsenergie (sogenanntes „Heizen mit Eis“) freisetzt, welche von Wärmepumpen genutzt werden kann.

Nutzung von Energie-Clouds

Im Sommer ernten und im Winter brauchen – so lautet das Konzept von Energie-Clouds. Vergleichbar ist es mit einem Guthabenkonto, welches von Herstellern von Solarmodulen, aber auch von Energieversorgern wie EON oder EnBW angeboten werden. Sofern eine Privatperson mit Solaranlagen mehr Strom ins Netz einspeist, als im Tarif vorgesehen ist, so können die Differenzbeträge ausgezahlt werden.

Das Gesamtkonzept ist entscheidend

Wie schon zu Beginn erwähnt ist es mit dem bloßen Nachrüsten oder Einbau von Technologien auf Basis erneuerbarer Energien nicht getan. Der Einsatz einer modernen Wärmepumpe bringt nicht viel, wenn das Haus schlecht gedämmt ist. Möchte man auf erneuerbare Energien setzen, ist ein Fachberater immer zu empfehlen. Im Rahmen einer Sanierung ist ein Fachberater sogar Voraussetzung, um Fördermittel gestellt zu bekommen. Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Aspekte, die beim Gesamtkonzept von Bedeutung sind. 

Weitere wichtige Aspekte im Hinblick auf ein energetisches Gesamtkonzept:

• Kältebrücken im gesamten Haus vermeiden
• Richtige Dämmung, sowohl von Außenwänden, Übergang zum Dach und der Bodenplatte
• Integration von Smarthome zum Monitoring und Selbstregulierung
• Fachmännische Beratung und regelmäßige Wartungen

Kosten und Nutzen beim Einsatz erneuerbarer Energien

Das Entscheidende für viele ist am Ende die Frage: Was kostet es mich und was spare ich dabei? Und vermutlich ist das auch der Grund warum viele (uns eingeschlossen) bei der Heizung zum Gasanschluss als bewährte Standardlösung greifen. Denn für alternative Heizungslösungen oder auch Photovoltaikanlagen muss zunächst erst einmal investiert werden. 

Heizungsvergleich: Anschaffungs- und Betriebskosten* pro Jahr

Verglichen mit einer Gasheizung haben  alle anderen deutlich höhere Anschaffungskosten. Nur der Einsatz einer Wärmepumpe amortisiert sich nach einer gewissen Anzahl an Jahren. Aber jede Heizart bringt natürlich seine Vor- und Nachteile mit, die man genau abwägen sollte.
Die Energiekosten für unser Haus haben wir in einem vorherigen Artikel einmal genauer ausgewertet.

Kosten und Nutzen einer Photovoltaikanlage

Eine detaillierte Betrachtung dieses Themas würde wohl den Rahmen dieses Artikels sprengen. Grundsätzlich gibt es zwei Arten, eine Photovoltaikanlage zu nutzen:

• Entweder speise ich den Strom ins Netz ein und erhalte eine Vergütung pro Kilowattstunde. Dieses Modell lohnt sich bei Einfamilienhäusern heutzutage nicht mehr, da die Einspeisevergütung über die Jahre stark gesunken ist. Bei größeren Flächen kommt es auf verschiedene Faktoren an (Dachfläche, Neigung, Standort, Ausrichtung) und es kann sogar in Betracht gezogen werden, seine Dachfläche zu vermieten.
• Oder ich nutze alternativ den erzeugten Strom selbst . Dem Zugute kommt die Tatsache, dass auch die Anschaffungskosten für Photovoltaik in den vergangen Jahren stark gesunken sind.

Solarzellen einer Photovoltaikanlage

Eine Anlage für ein 25qm großes Dach kostet inklusive Zubehör und Montage ca. 5.000 €. Mit dieser Fläche können rund 3 kWp (Kilowattpeak) Leistung erzeugt werden. Das wiederum entspricht rund 3.000 kWh Strom. Um dem Strom zu speichern bedarf eines Stromspeichers. Ein 4 kWh Stromspeicher kostet ca. 6.000 €. Die Gesamtkosten belaufen sich somit auf ca. 11.000 € und decken in etwa den Bedarf eines Einfamilienhauses mit 3-4 Personen (zum Vergleich: unser Verbrauch im Jahr 2017 mit 2 Erwachsenen + 1 Kind und 152 qm lag bei 2.200 kWh). Folglich hätte sich die Anlage nach ca. 10 Jahren amortisiert. Unberücksichtigt hierbei sind jedoch noch die Wartungskosten und auch Kosten für die Versicherung gegen z.B. Sturmschäden.

Kosten und Nutzen von Solarthermie

Eine Solarthermieanlage nutzt die Sonnenenergie zur Warmwasseraufbereitung. Vorrangig wird dieses System ausschließlich für das Nutzwasser im Haus (Küche, Bad und Waschmaschine) genutzt und seltener als Unterstützung für die Heizung. Grund hierfür ist der deutlich höhere Platzbedarf an Kollektorfläche auf dem Dach (1,5qm pro Person für Warmwasser, 4qm pro Person für Warmwasser + Heizung) und die damit verbundenen höheren Anschaffungs- und Installationskosten. Dennoch lohnt sich diese Technologie. Zumindest die Variante zur Erwärmung des Nutzwassers ist beim Bau mit einem Bauträger meist schon fester Bestandteil im Vertrag. 

Die Kosten für Anschaffung und Installation einer ca. 5qm großen Solarthermie-Anlage belaufen sich inkl. 400 Liter Warmwassertank auf ca. 4.500 €. Die jährliche Ersparnis an Heizkosten, die andernfalls mit Hilfe von z.B. Gas aufgewendet werden müsste, beträgt rund 200 – 250 €. Somit amortisiert sich eine Solarthermie-Anlage nach rund 20 Jahren. 
Wird die Anlage auch als Heizung genutzt, verdoppeln sich die Anschaffungskosten. Die jährliche Ersparnis hingegen verdreifacht sich und somit amortisiert sich diese Anlage bereits nach 15 Jahren.

Welche Förderungen beim Einsatz erneuerbarer Energien gibt es?

Die bisherigen Rechenbeispiele sind alle noch unberücksichtigt von Fördermitteln, welche vom Staat bezogen werden können. Diese sind durchaus lukrativ und bereits eine Beratung wird staatlich gefördert. Fördermittel werden in der Regel über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) oder dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (www.bafa.de) bezogen. Aber auch der eigene Energieversorger hat oft verschiedene Förderprogramme im Angebot. Der erste Anlaufpunkt sollte aber immer ein Fachberater sein. Der klärt über die Möglichkeiten und Förderprogramme auf. 

Beispiele für Förderungen:

• im Rahmen des Programms „Energieeffizient Sanieren“ bietet die KfW verschiedene Unterprogramme, z.B.
  • zinsgünstige Kredite in Höhe von 50.000 – 100.000 € (Programm 151/152)
  • Investitionszuschuss von 15% / max. 7.500 € bei der Sanierung einer alten Heizungsanlage (Programm 430)
  • bis zu 50% / max. 4.000 € Investitionszuschuss für eine energetische Fachplanung und Baubegleitung (Programm 431)
• Investitionszuschüsse durch die BAFA im Rahmen des Marktanreizprogramms (MAP), z.B.
  • Investitionszuschuss von bis zu 50 € pro angefangenem m² Bruttokollektorfläche bei der Erstinstallation einer Solarthermischen Anlage zur Warmwasseraufbereitung
  • Zuschuss von 1.300 – 1.500 € bei der Installation von Luft-Wärmepumpen
• Zuschüsse von regionalen Grundversorgern, z.B. bis zu 400 € Zuschuss für den Einbau einer solarthermischen Anlage

Mehr Informationen zu den Förderprogrammen erfährt man z.B. auf https://www.effizienzhaus-online.de/foerderung-heizung oder auf https://www.co2online.de/foerdermittel/

Quelle: kwf.de – Fördermaßnahmen der KfW für ein energieeffiziente Haus

Das Haus der Zukunft

Lassen wir einmal Aufwand und Kosten außen vor – wie könnte so ein „Haus der Zukunft“ (nach unseren Vorstellungen!) nun aussehen? Natürlich wollen wir so viel wie möglich Sonnenenergie nutzen. Zum einen möchten wir mit einer solarthermischen Anlage unser Brauch- und Heizwasser erwärmen. Zum anderen aber soll der notwendige Strom mit Hilfe von Photovoltaik-Kollektoren gewonnen werden. Folglich brauchen wir eine große, nach Süden ausgerichtete Dachfläche. Die größte, einseitige Dachform, die zudem geneigt ist, ist das Pultdach. Um die Sonnenenergie über das ganze Jahr gut auszunutzen, besitzt das Pultdach einen Neigungswinkel von 28-30°. Bei unserem Haus können jedoch alle Kollektoren im Neigungswinkel automatisch eingestellt werden. Denn im Sommer beträgt der optimale Einstrahlwinkel 60-65° und im Winter 15-18°. 

Mit einer Photovoltaikanlage bestehend aus 70 Modulen (100qm) haben wir eine 15 kWp Anlage und erzeugen ca. 4.500 kWh im Jahr. Damit decken wir den Bedarf unseres 180qm großen Passivhauses mit 25 kWh/qm. Zur Speicherung kommt ein Stromspeicher mit 10.000 kWh zum Einsatz. Außerdem speisen wir Überschüsse (an sonnigen Sommertagen) in einen unterirdischen Wassertank, welcher im Winter Krisatallisationsenergie für unsere Wärmepumpe freisetzt.

Unser warmes Wasser gewinnen wir über eine 20qm große solarthermische Anlage. Im Winter besteht zusätzlich die Möglichkeit, das Wasser über einen wassergeführten Kamin zu erwärmen. Trotzdem verfügt das Haus über einen Stromanschluss, um technische Probleme oder lange Tage ohne Sonne notfalls überbrücken zu können. 

Fazit

Das Thema erneuerbare Energien ist sehr tiefgreifend und vielfältig. Dieser Artikel ist bewusst oberflächlich gehalten und soll vorrangig die Möglichkeiten zeigen. Unterm Strich kann man sagen: Es ist der richtige Weg auf erneuerbare Energien zu setzen. Das gilt nicht nur für die Umwelt sondern auch im Hinblick auf die Amortisierung die diese Technologien mit sich bringen. Die immer schärferen Vorgaben der EnEV (und der Regierung) zeigen auch, dass es langfristig immer weiter in diese Richtung gehen wird und sich zukünftige Bauherren damit auseinander setzen müssen. Der Klimawandel setzt ein und die Ressourcen werden knapper. Die Zeit erfordert also ein neues Denken und einen anderen Umgang mit Energie. Die hohen Anschaffungskosten schrecken oft ab und sind vor allem bei Bauherren mit knappen Budget der springende Punkt, zunächst davon Abstand zu nehmen. Aber es ist ratsam, es zunächst einmal zu kalkulieren. Außerdem geben die üppigen Fördermittel auch einen weiteren Anreiz dafür.